Ubicación y Estructura del adn

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Nombre: Curso Fecha: a 
 
 
 
Introducción 
 
Comenzaremos recordando que todos los seres vivos estamos formados por células, por lo 
que se dice que la célula es la unidad básica de la vida. Hay dos grandes tipos de células: 
procariontes y eucariontes. La principal característica de las células procariontes, es que 
no poseen núcleo, por lo tanto, el material genético (ADN) se encuentra en el citoplasma, 
en una región denominada nucleoide. Son células primitivas muy simples, que carecen de 
organelos membranosos. Las células eucariontes, que surgieron posteriormente, tienen 
una serie de organelos con funciones específicas (mitocondrias, el aparato de Golgi, el 
retículo endoplásmico, entre otros). Las Células de los animales, vegetales, hongos y 
protistas son todas eucariotas. La principal diferencia entre las células procariotas y las 
eucariotas es que la eucariota tiene un núcleo celular delimitado por una membrana, 
llamada membrana nuclear o carioteca. 
 
 Es importante recordar que… 
 
I. La célula es la unidad morfológica de todos los seres vivos, cada uno de los organismos 
vivos están constituidos por una (unicelulares) o más células (multicelulares). 
 
II. La célula es la unidad fisiológica de los organismos, todos los procesos metabólicos 
necesarios para que un organismo viva, ocurren al interior de las células, y no en otro 
espacio. 
 
III. La célula es la estructura de origen y de herencia de los seres vivos, es decir, toda 
célula proviene, por división, de otra célula y solo pueden surgir a partir de otras ya 
existentes. Además toda célula contiene la información necesaria para replicar las 
características propias que definen a un organismo completo. La información que 
definirá todo aspecto de la vida de un organismo, independiente de su origen animal o 
vegetal, o del número de células que puedan constituirlo estarán guardadas en un código 
genético específico, único e irrepetible para cada ser vivo. 
 
 
Departamento de Biología 
Unidad 0: ADN y Reproducción 
Celular 
Temas: Material Genético; 
Ubicación del material genético; 
Estructura del núcleo. Estructura 
del ADN. Organización de ADN. 
Cromosomas. 
Nivel: Tercero Medio Diferenciado 
Profesor: Juan Vera 
 
 
 
Ubicación y Estructura del 
ADN 
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A partir de lo anterior se pueden afirmar los siguientes hechos que 
complementan la teoría celular: 
 
– Las células son similares en cuanto a su composición química. 
– Las células contienen información hereditaria que se transmite a las células hijas. 
– La actividad de un organismo depende de la actividad total de sus células. 
 
 
Ubicación del Material Genético 
 
Más de alguna vez te habrás sorprendido por el parecido que presentan los hijos a sus 
padres, por ejemplo los rasgos de la cara, la estatura e incluso la personalidad. Estas 
características son ejemplos de “fenotipos”, es decir, rasgos determinados tanto por la 
información genética “genotipo”, como por el ambiente en que nos desarrollamos. La 
herencia es una característica propia de todos los seres vivos, pero ¿cómo es posible que 
los fenotipos de los padres puedan ser transmitidos a los hijos? ¿Dónde se encuentra la 
información que determina tales características? ¿Cómo se hereda de padres a hijos? 
 
 
Los experimentos de Joachim Hämmerling y John Gurdon 
 
 Joachim Hämmerling 
 
En la década de 1930, el científico Joachim 
Hämmerling, realizó experimentos que 
aportaron evidencias sobre la localización 
del material genético en organismos 
eucariontes. 
 
En su investigación, utilizó dos especies del 
alga marina Acetabularia: Acetabularia 
mediterránea y Acetabularia crenulata, 
organismos unicelulares que pueden 
alcanzar un tamaño de 5 cm de altura, y 
que presentan tres estructuras bien 
definidas: sombrerillo, pedúnculo y pie, 
las que se representan en las imágenes del 
costado derecho. 
 
Como puedes observar en estas imágenes, 
estas especies se diferencian en la forma de su sombrerillo, y el núcleo celular de ambas 
se encuentra localizado en el pie de cada una. 
 
Representación del Experimento de J. Hämmerling: Este científico, en uno de sus 
trabajos experimentales, se basó en la observación de la capacidad de estas algas para 
regenerar su sombrerillo cuando lo pierden. 
 
 
 
 
 
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A continuación, se representa uno de los experimentos: 
 
Paso 1: Cortó el sombrerillo de cada Acetabularia, 
y observó que este se regeneraba en ambos casos. 
A partir de este resultado, Hämmerling pensó que 
en algún lugar del alga existía un “centro” 
quepermitía la regeneración del sombrerillo y que 
distinguía a una variedad de otra. 
 
Paso 2: Extrajo el núcleo de estas mismas algas y 
les cortó nuevamente el sombrerillo. Esta vez, en 
ninguno de los casos se regeneró el sombrerillo. 
Este hallazgo llevó a Hämmerling a plantear que el 
núcleo corresponde al centro de control de la 
célula. 
 
Paso 3: Cortó los sombrerillos y los pedúnculos de 
ambas algas. Luego, los intercambió, de modo que 
quedó el pie de A. crenulata con el pedúnculo de 
A. mediterranea y el pie de A. mediterranea con el 
pedúnculo de A. crenulata. Al cabo de un tiempo 
se regeneraron los sombrerillos correspondientes 
al pedúnculo de cada alga. A partir de lo 
observado, Hämmerling sostuvo que en los 
pedúnculos del alga existía una “sustancia” que se 
formaría en el núcleo y que luego viajaría hasta el 
extremo del pedúnculo regenerando el 
sombrerillo. 
 
Paso 4: Seccionó nuevamente los sombrerillos de 
estas algas, y observó que se regeneraron los 
sombrerillos correspondientes al pie de cada 
organismo. De acuerdo con estos resultados, 
Hämmerling señaló que la sustancia que permitió 
la regeneración en el caso anterior ya se habría 
“agotado” y, por lo tanto, ahora se generaría una 
sustancia sintetizada por el núcleo de cada alga. A 
partir de este resultado, es posible afirmar que la 
idea planteada inicialmente por este investigador 
fue correcta. 
 
Actividad 1: A partir de las evidencias obtenidas por J. Hämmerling, comenta estas 
preguntas: 
 
1. ¿Qué pregunta o problema habrá planteado este científico? Fundamenta. 
2. ¿Qué hipótesis habrá formulado? Explica. 
3. ¿Qué evidencias le permitieron a este investigador establecer sus conclusiones? 
Descríbelas. 
4. ¿Qué importancia le atribuyes al trabajo de Hämmerling para el desarrollo del 
conocimiento científico? Explica. 
 
 
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 John Gurdon 
 
Durante muchos años, numerosos biólogos intentaron encontrar la localización de la 
información genética en las células. En 1960, el doctor John Gurdon desarrolló un 
experimento muy simple utilizando la especie de rana africana Xenopus leavis, con el que 
logró confirmar la ubicación de la información genética en células eucariontes. Este 
experimento consistió en tomar óvulos de ranas normales y aplicarles radiación 
ultravioleta para obtener células sin núcleo. A estos óvulos anucleados les transfirió 
núcleos provenientes de renacuajos albinos. ¿Qué fenotipos crees que tuvieron las ranas 
resultantes de este experimento? 
 
Representación del experimento de John Gurdon 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Actividad 2: A partir de la representación del experimento de Gurdon, responde en 
tu cuaderno las siguientes preguntas: 
 
1. ¿De qué color es la piel de la rana desarrollada a partir de la célula con núcleo 
transplantado? 
2. ¿Por qué crees que a este experimento se le denomina transferencia nuclear? 
3. ¿Qué habría sucedido si se hubiese transferido un núcleo de rana normal a un 
óvulo de rana albina? 
4. ¿Por qué crees que se usaron óvulos como células receptoras de núcleo? 
5. De acuerdo a los resultados obtenidos de este experimento: ¿dónde se encuentra 
la información genética en las células de la rana?, ¿por qué? 
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6. ¿Qué hipótesis hubieras formulado tú para este experimento? 
7. ¿Crees que las conclusionesde este experimento son aplicables a otros 
eucariontes?, ¿y a organismos procariontes? Explica. 
8. Investiga en libros o en internet qué es la clonación. Luego explica qué similitud 
tiene con este experimento. 
 
Con los estudios posteriores, se fue determinando que gran parte de las características de 
un ser vivo se transmiten por la información contenida en el núcleo de las células 
eucariontes: la información genética. Es posible afirmar entonces que esta información 
dirige el desarrollo, la estructura y el funcionamiento de los seres vivos y otorga a cada 
uno una gran cantidad de características heredadas de sus progenitores. ¿Qué 
características heredaste tú de tus padres? 
 
El Núcleo 
 
E l núcleo celular es un orgánulo 
membranoso que se encuentra en 
las células eucariotas. Contiene la 
mayor parte del material genético 
celular, organizado en múltiples 
moléculas lineales de ADN de gran 
longitud formando complejos con 
una gran variedad de proteínas 
como las histonas para formar los 
cromosomas. El conjunto de 
genes de esos cromosomas se 
denomina genoma nuclear. La 
función del núcleo es mantener la 
integridad de esos genes y 
controlar las actividades celulares 
regulando la expresión génica. Por 
ello se dice que el núcleo es el centro de control de la célula. Las principales estructuras 
que constituyen el núcleo son la envoltura nuclear, una doble membrana que rodea 
completamente al orgánulo y separa ese contenido del citoplasma, además de contar con 
poros nucleares que permiten el paso a través de la membrana para la expresión genética 
y el mantenimiento cromosómico. 
 
Membrana nuclear: envoltura nuclear o carioteca, es una estructura porosa (con doble 
unidad de membrana lipídica) que delimita el núcleo que es característico de las células 
eucariotas. La membrana nuclear consta de dos bicapas de lípidos: la membrana nuclear 
interna, y la membrana nuclear externa. 
 
Nucléolo: el nucléolo es una región del núcleo que no posee membrana que lo limite. La 
función principal del nucléolo es la transcripción del ARN ribosomal por la polimerasa I, y 
el posterior procesamiento y ensamblaje de los pre-componentes que formarán los 
ribosomas. 
 
Cromatina: la cromatina es la sustancia fundamental del núcleo celular. Su constitución 
química es simplemente filamentos de ADN en distintos grados de condensación. 
 
Poros nucleares: Perforaciones presentes en la carioteca que permiten el paso de 
sustancias entre el núcleo y el citoplasma. 
 
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El ADN 
“ácido desoxirribonucleico” 
 
Como en cualquier organización, la célula tiene un área de control central que coordina las 
diversas actividades que se realizan en su interior. En las células eucariontes el área de 
control se encuentra en el núcleo, que está separado del resto de la célula por una doble 
membrana. En el interior del núcleo hay una masa densa de material llamada cromatina, 
que durante la división celular se condensa formando los cromosomas. 
 
Los cromosomas constan de diversas proteínas y de una molécula muy importante que 
controla la actividad que tiene la célula y que almacena toda la información hereditaria, el 
ADN. 
 
El ADN “ácido desoxirribonucleico” es un polímero formado por nucleótidos. Cada 
nucleótido consta de: 
 Un AZÚCAR de cinco carbonos (desoxirribosa) 
 
 Una BASE NITROGENADA que puede ser: 
Una purina “adenina (A) o guanina (G)” 
O una pirimidina “timina (T) o citosina (C)” 
 
 Un GRUPO FOSFATO, que une los nucleótidos por enlaces fosfodiéster, formando 
los ácidos nucleicos. 
 
 
 
Actividad 3: En el ARN el uracilo (U) toma el lugar de la timina (T). Investiga y 
desarrolla en tu cuaderno. 
 
1. Dibuja estructura del uracilo (U) 
2. Al observar la uracilo ¿Cómo se puede determinar si es una purina o pirimidina? 
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Complementariedad entre purinas y pirimidinas 
 
Las purinas “adenina (A) y guanina (G)” son aminas heterocíclicas, que se caracterizan 
porque en su estructura hay un doble anillo, ambas se localizan en los ácidos nucleicos, 
ARN y ADN. 
 
Las pirimidinas “timina (T), uracilo (U) y citosina(C)” son aminas heterocíclicas que, a 
diferencia de las purinas, cuentan únicamente con un anillo en su estructura. 
 
Por la forma en que se enlazan, las purinas y pirimidinas son complementarias entre sí, es 
decir, forman parejas de igual manera que lo harían una llave y su cerradura; son los 
denominados apareamientos de Watson y Crick. 
 
 La adenina (A) y la timina (T) son complementarias (A=T), unidas a través de dos 
puentes de hidrógeno. 
 
 Mientras que la guanina (G) es complementaria con la citosina (C) (G≡C) y se unen 
mediante tres puentes de hidrógeno. 
 
 Dado que el ARN no contiene timina, la complementariedad se establece entre 
adenina (A) y uracilo (U) (A=U) mediante dos puentes de hidrógeno. 
 
La complementariedad de las bases es la clave de la estructura del ADN y tiene 
importantes implicaciones, pues permite procesos como la replicación del ADN, la 
transcripción (generación de ARN a partir de ADN) y la traducción del ARN en proteínas. 
 
 
 
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La información genética contenida en el ADN se encuentra codificada en los genes, 
segmentos de material genético que determinan las características heredables de un ser 
vivo. Todo el material genético que posee un organismo se denomina genoma, el cual 
varía entre una especie y otra. 
 
Organización del ADN 
 
Las dos hebras de ADN forman 
una doble hélice. Además, la 
disposición de ambas hebras es 
antiparalela, es decir, en 
sentidos opuestos. 
 
En las células eucariontes, el 
ADN, se encuentra asociado a 
un conjunto de proteínas 
globulares llamadas histonas. 
 
El empaquetamiento ordenado 
de la molécula de ADN depende 
de las histonas, pues sobre ellas 
se enrollan las dos hebras 
formando estructuras 
globulares, los nucleosomas, 
que le confieren un aspecto de 
collar de perlas. 
 
El complejo generado por la 
combinación de histonas y ADN 
se denomina cromatina. 
 
Cuando la célula se prepara para 
la división celular, la cromatina 
se condensa hasta alcanzar su 
máximo grado de compactación, 
formando los cromosomas. 
 
 
LOS GENES… La información genética contenida en el ADN se encuentra codificada 
en los genes, que corresponden a un segmento de material genético. 
 
Los genes son las unidades de almacenamiento de información genética, segmentos de 
ADN que contienen la información sobre cómo deben funcionar las células del organismo. 
Tienen elementos que indican de dónde a dónde se tiene que leer, y su contenido 
determina la composición de las proteínas que se forman. Es la unidad molecular de la 
herencia genética, pues almacena la información genética y permite transmitirla a la 
descendencia. 
 
Todo el material genético que posee un organismo se denomina genoma, el cual varía 
entre una especie y otra. 
 
El modelo de doble hélice, fue descrito por los físicos James 
Watson y Francis Crick en 1953, gracias a evidencias anteriores, 
principalmente la fotografía 51 obtenida por Rosalind Franklin. 
 
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Los Cromosomas 
 
Los cromosomas fueron descubiertos en 1842 por Karl Wilhelm von Nägeli. En 1889 
Wilhelm von Waldeyer les dio el nombre de cromosoma, que en griego significa cuerpo 
coloreado. 
Los cromosomas se pueden visualizar 
sólo durante la división celular, que 
es donde se condensan. Esta 
condensación se debe 
principalmente a la adición de 
histonas, proteínas que facilitan la 
espirilización del ADN. 
 
Cuando el material genético se 
duplica, los cromosomas quedan 
constituidos por dos cromátidas 
hermanas cuya información es 
idéntica. 
 
Las cromátidas unidas por un 
centrómero que divide al 
cromosoma en dos brazos. Cada 
extremo de los cromosomas se 
denomina telómero. 
 
Los telómeros, cadenas largas de ADN localizadas en los extremos de los cromosomas, que 
cumplen funciones relacionadas con la estabilidad estructural de los cromosomas y la 
división celular 
 
Además podemos encontrar el cinetocoro, que está localizado en unazona específica del 
cromosoma, el centrómero. Sobre esta estructura se anclan los microtúbulos (MT) del 
huso mitótico durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). 
 
 
Según la posición del centrómero, los cromosomas se clasifican en: 
 
 
A. Metacéntricos: el centrómero se localiza a 
mitad del cromosoma y los dos brazos 
presentan una longitud similar. 
 
B. Submetacéntricos: la longitud de un brazo 
del cromosoma es un poco mayor que la del 
otro. 
 
C. Acrocéntrico: un brazo es muy corto y el 
otro largo. 
 
D. Telocéntrico: el centrómero se encuentra en 
el extremo del cromosoma visualizándose sólo 
un brazo. 
 
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Cariotipo humano. 
 
El número total de cromosomas de una 
célula, ordenados por tamaño y forma, 
es denominado cariotipo, y es propio 
para cada especie. En él se distinguen 
dos tipos de cromosomas: los 
cromosomas sexuales (X e Y), que 
determinan el sexo de la persona; y los 
cromosomas autosómicos, que 
presentan información para las mismas 
características en ambos sexos. 
 
En el ser humano células poseen 23 pares 
de cromosomas, es decir, 46 cromosomas. 
Aquí se muestran fotografías de 
cromosomas, que se han ampliado, cortado 
y dispuesto en pares. 
cariotipo Humano 
Cromosomas homólogos 
 
Nuestras células somáticas están formadas por 46 cromosomas organizados en 23 pares 
homólogos. De estos, 22 pares son cromosomas autosómicos y 1 par corresponde a 
cromosomas sexuales. 
 
 El ADN de cada homólogo contiene información correspondiente a los mismos rasgos que 
el otro miembro del par, si bien la información específica puede diferir. Por ejemplo, cada 
homólogo podría contener instrucciones para el color de los ojos. Las instrucciones de un 
homólogo corresponderían a ojos cafés y las del otro, a ojos azules. La combinación de las 
dos instrucciones determina el color de los ojos del individuo. En el ser humano los 
cromosomas homólogos se encuentran enumerados del 1 al 23, tal como se puede 
apreciar en la imagen del cariotipo humano. 
 
 
Cromosomas sexuales 
 
Son los cromosomas responsables de la determinación del sexo de un individuo. Se 
comportan como cromosomas homólogos, aunque entre ellos existe sólo una pequeña 
región homóloga. En muchos animales, incluido el ser humano, el sistema de 
determinación es XY, siendo las hembras homogaméticas XX y los machos 
heterogaméticos XY. 
 
Células Haploides y Diploides 
 
Las células somáticas, es decir, todas las células del cuerpo excepto los gametos, poseen 
dos copias de cada cromosoma, una heredada de la madre y otra del padre. Este tipo de 
células se denomina diploides, presentan el material genético total de la especie y se 
simbolizan como 2n. En cambio, las células sexuales o gametos se les denomina 
haploides, y poseen la mitad de la información genética de la especie, es decir, solo un 
cromosoma de cada tipo, por lo que se simbolizan como n. Esto último permite que en el 
momento de la fecundación, al fusionarse los núcleos de los gametos masculino y 
femenino, se establezca el número total de cromosomas característico de una especie. 
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Siguiendo la Huella de la Historia de la Ciencia… 
 
El ADN visto por 
primera vez 
 
Rosalind Franklin (1920–1958) fue una 
científica inglesa, que se especializó en la 
técnica de difracción de rayos X. Franklin 
estaba convencida de que, mediante este 
método, era posible revelar la estructura 
del ADN. En esa época, únicamente se 
conocía la forma deshidratada de la 
molécula, la cual no había permitido 
dilucidar su estructura. 
 
 
En 1952, esta investigadora obtuvo las 
primeras imágenes del ADN hidratado, entre 
ellas se encontraba la conocida fotografía 51, 
que permitió revelar y comprender, por 
primera vez, la estructura helicoidal del 
material genético. 
 
Este hallazgo ha sido de gran importancia para 
muchas otras investigaciones que se realizaron 
con posterioridad, por ejemplo, estudios sobre 
la expresión y manipulación de los genes. 
 
Difracción de rayos X de ADN extraído del timo de una 
ternera 
 
 
 
 
 
Actividad 4: 
 
1. Si quisieras estudiar tu propio ADN, ¿de dónde crees que lo podrías obtener? 
Explica. 
2. ¿Qué opinas sobre el descubrimiento de Rosalind Franklin y sobre el contexto 
social en el que desarrolló sus investigaciones? Argumenta. 
3. ¿Qué actitudes crees que le permitieron a esta científica alcanzar sus objetivos? 
4. ¿Cuál o cuáles de estas actitudes te gustaría adoptar en tu vida personal y escolar? 
Explica. 
 
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Actividad 5: Desarrolla las siguientes actividades según se indica en cada enunciado: 
 
I.- ITEM SELECCIÓN MÚLTIPLE: Lee atentamente cada uno de los enunciados y selecciona 
la alternativa correcta. Marca con una X la alternativa seleccionada. 
 
1.- El NÚCLEO corresponde a una estructura propia de las células. 
 
a) Eucariontes 
b) Animales 
c) Vegetales 
d) Células procariontes 
e) a, b y c son correctas 
 
2.- “Dentro de la estructura del ADN, …………………………. son las(os) que codifican la 
información genética”. La alternativa que completa correctamente la oración es: 
 
a) los nucleótido 
b) las bases nitrogenadas 
c) los ribosomas 
d) las azúcar desoxirribosa 
e) los puentes de hidrogeno 
 
4.- NO CORRESPONDE a una de las bases nitrogenadas del ADN. 
 
a) Timina 
b) Adenina 
c) Guanina 
d) Uracilo 
e) Ninguna de las anteriores. 
 
5.- Es la base nitrogenada característica de ADN. 
 
a) Timina 
b) Adenina 
c) Guanina 
d) Uracilo 
e) Ninguna de las anteriores. 
 
6.- El ADN está compuesto por: 
 
a) Una hebra de nucleótidos 
b) Dos hebras de nucleótidos 
c) Tres hebras de nucleótidos 
d) Cuatro hebras de nucleótidos 
e) Dos pares de hebras de nucleótidos 
7.- Las hebras del ADN estas unidas por: 
 
a) Fuerzas de van der Waals 
b) Puentes de hidrogeno 
c) Interacción catión-pi 
d) ARN mensajero 
e) Enlace Metálico 
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II.- ITEM DESARROLLO: Desde la actividad 4 en adelante, responde en tu cuaderno. 
 
1.- Clasifica las siguientes representaciones de cromosomas, según la posición de su 
centrómero, como: Metacéntricos - Submetacéntricos - Acrocéntrico - Telocéntrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.- Completa el siguiente esquema indicando el nombre de cada parte de un cromosoma 
el espacio correspondiente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3.- Realiza las cadenas complementarias, ya sea de ADN o de mARN, según corresponda: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.- Sabemos que el ADN es donde se contiene la información genética ¿En qué estructura 
del ADN se codifican esta información? 
 
5.- Indica cuales son las bases nitrogenadas que encontramos en el ADN y ARN 
respectivamente: 
 
6.- ¿A qué llamamos cariotipo? 
 
7.- ¿Cómo se organiza el material genético? 
 
8.- ¿Cuál es la diferencia entre una célula diploide y una haploide? 
 
9.- ¿A que llamamos cromosomas homólogos? 
 
10.- ¿A que llamamos cromosomas sexuales? ¿Cuál es su función? 
 
11.- ¿Cómo podemos diferenciar una cadena de ADN, de una cadena de ARN? 
 
12.- Crea, redacta y responde, una pregunta en relación al contenido de la guía.